(57)【要約】  本発明による全固体電池用電極は、伝導体の役割をする繊維状の炭素材料が不織布類似形状の３次元網状構造体として緻密に交差して構成され、前記構造体中に無機固体電解質及び電極活物質粒子が混入されて均一に分布している。このような構造的特徴によって、本発明による前記全固体電池用電極は電子伝導度及びイオン伝導度が非常に優れる。
2019537221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の高分子フィラメントが集積された不織布前駆体を製造する段階；
電極形成用スラリーを用意する段階；
前記不織布前駆体と前記電極形成用スラリーとを混合して混合相を形成する段階；
前記混合相を乾燥して予備電極を収得する段階；
前記予備電極を加圧する段階；及び
前記加圧された予備電極を熱処理して前記高分子フィラメントを炭化させる焼結段階；を含み、
前記電極形成用スラリーは、電極活物質、無機固体電解質及び溶媒を含む、全固体電池用電極の製造方法。
【請求項２】
前記高分子フィラメントが高分子材料を電界紡糸の方法で紡糸して用意したものである、請求項１に記載の全固体電池用電極の製造方法。
【請求項３】
前記電極活物質及び無機固体電解質が粒子の形態を有する、請求項１に記載の全固体電池用電極の製造方法。
【請求項４】
前記無機固体電解質が酸化物系無機固体電解質を含む、請求項１に記載の全固体電池用電極の製造方法。
【請求項５】
前記加圧がホットプレスの方法で行われる、請求項１に記載の全固体電池用電極の製造方法。
【請求項６】
前記高分子フィラメントの長さが５０μｍ〜５００μｍである、請求項１に記載の全固体電池用電極の製造方法。
【請求項７】
電極活物質、無機固体電解質、繊維状の炭素材料を含み、前記繊維状の炭素材料は互いに絡まれて相互交差及び結着して形成された３次元網状構造体を形成し、前記網状構造体の内部が前記無機固体電解質と前記電極活物質との混合物で充填され、前記繊維状の炭素材料は５０μｍ〜５００μｍの長さを有する、全固体電池用電極。
【請求項８】
前記炭素材料は高分子材料から由来したものであって、前記高分子材料が高温焼結された炭化物である、請求項７に記載の全固体電池用電極。
【請求項９】
前記高分子材料が、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、セルロース及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールからなる群より選択される１種または２種以上を含む混合物である、請求項８に記載の全固体電池用電極。
【請求項１０】
前記無機固体電解質が酸化物系無機固体電解質を含む、請求項７に記載の全固体電池用電極。
【請求項１１】
前記酸化物系無機固体電解質が、ＬＬＴＯ系化合物、Ｌｉ６Ｌａ２ＣａＴａ２Ｏ１２、Ｌｉ６Ｌａ２ＡＮｂ２Ｏ１２（ＡはＣａまたはＳｒ）、Ｌｉ２Ｎｄ３ＴｅＳｂＯ１２、Ｌｉ３ＢＯ２．５Ｎ０．５、Ｌｉ９ＳｉＡｌＯ８、ＬＡＧＰ系化合物、ＬＡＴＰ系化合物、Ｌｉ１＋ｘＴｉ２−ｘＡｌｘＳｉｙ（ＰＯ４）３−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、ＬｉＡｌｘＺｒ２−ｘ（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、ＬｉＴｉｘＺｒ２−ｘ（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、ＬＩＳＩＣＯＮ系化合物、ＬＩＰＯＮ系化合物、ペロブスカイト系化合物、ナシコン系化合物及びＬＬＺＯ系化合物から選択された１種以上を含む、請求項１０に記載の全固体電池用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極の電子伝導度が優れた全固体電池用電極及びその製造方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年５月１５日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００６００６４号に基づく優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
携帯型電子機器用電源装置として、リチウムイオン二次電池が広く使用されている。さらに近年は、リチウムイオン二次電池を電気自動車または産業用電池として活用しようとする動きがある。リチウムイオン二次電池の構造は比較的に単純であって、負極活物質、正極活物質及び電解液の３大要素からなっている。リチウムイオンが正極から負極に、負極から正極に移動することで、電池作用が行われる。電解質部分は専らリチウムイオン伝導体として機能する。広く使用されているリチウムイオン二次電池では、非プロトン性有機溶媒にリチウム塩を溶解させた電解質溶液が使用されている。しかし、このような電解質溶液は電解液の漏れやガス発生による使用上の問題を有しており、このような問題を解決するため、全固体電池の開発が必要とされている。
【０００４】
全固体電池においては、電池反応を担当する活物質粒子同士の間、または、活物質粒子と固体電解質粒子との間の接触抵抗が、電池の内部抵抗に多大な影響を及ぼしていることが知られている。特に、充放電が繰り返されるにつれて、活物質の体積が変化することで、活物質と固体電解質や導電材などとの接触性が低下し、内部抵抗の増大や容量低下などにつながり易い。したがって、活物質と固体電解質粒子との接触性を改善して、内部抵抗の増大などを抑制する技術が提案されている。全固体電池において、電池反応を担当する活物質粒子同士の間、または、活物質粒子と固体電解質粒子との間の接触抵抗を低減し、高容量化を図るためには、これら粒子間の接触性を改善して、粒子同士の空隙ができるだけ小さくなるように、粒子同士を密着させる必要があると言える。しかし、従来の電極では依然として活物質粒子間の空隙が大きいため、接触性の改善とエネルギー密度の向上との両立が困難である。したがって、本発明の課題は、活物質粒子同士の接触性が良好であって、内部抵抗の低減及びイオン伝導度が増加した全固体電池用電極及びその製造方法を提供することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、電極の電子伝導及びイオン伝導が改善された全固体電池用電極を提供することを目的とする。また、前記電極を製造する新規な方法を提供することを目的とする。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段または方法、及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の技術的課題を解決するための全固体電池用電極及びその製造方法を提供する。
【０００７】
本発明の第１態様は、前記方法に関し、該方法は、多数の高分子フィラメントが集積された不織布前駆体を製造する段階；電極形成用スラリーを用意する段階；前記不織布前駆体と前記電極形成用スラリーとを混合して混合相を形成する段階；前記混合相を乾燥して予備電極を収得する段階；前記予備電極を加圧する段階；及び前記加圧された予備電極を熱処理して前記高分子フィラメントを炭化させる焼結段階；を含み、前記電極形成用スラリーは、電極活物質、無機固体電解質及び溶媒を含む。
【０００８】
本発明の第２態様によれば、第１態様において、前記高分子フィラメントが高分子材料を電界紡糸（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ）の方法で紡糸して用意される。
【０００９】
本発明の第３態様によれば、第１態様または第２態様において、前記電極活物質及び無機固体電解質が粒子の形態を有する。
【００１０】
本発明の第４態様によれば、第１態様〜第３態様のうちいずれか１つにおいて、前記無機固体電解質が酸化物系無機固体電解質を含む。
【００１１】
本発明の第５態様によれば、第１態様〜第４態様のうちいずれか１つにおいて、前記加圧がホットプレスの方法で行われる。
【００１２】
本発明の第６態様によれば、第１態様〜第５態様のうちいずれか１つにおいて、前記高分子フィラメントの長さが５０μｍ〜５００μｍである。
【００１３】
本発明の第７態様は、全固体電池用電極に関し、該電極は、電極活物質、無機固体電解質、繊維状の炭素材料を含み、前記繊維状の炭素材料は互いに絡まれて相互交差及び結着して形成された３次元網状構造体を形成し、前記網状構造体の内部が前記無機固体電解質と前記電極活物質との混合物で充填され、前記繊維状の炭素材料は５０μｍ〜５００μｍの長さを有する。
【００１４】
本発明の第８態様によれば、第７態様において、前記炭素材料は高分子材料から由来したものであって、前記高分子材料が高温焼結された炭化物である。
【００１５】
本発明の第９態様によれば、第７態様または第８態様において、前記高分子材料が、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、セルロース及びポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールからなる群より選択される１種または２種以上を含む混合物である。
【００１６】
本発明の第１０態様によれば、第７態様〜第９態様のうちいずれか１つにおいて、前記無機固体電解質が酸化物系無機固体電解質を含む。
【００１７】
本発明の第１１態様によれば、第１０態様において、前記酸化物系無機固体電解質が、ＬＬＴＯ系化合物、Ｌｉ６Ｌａ２ＣａＴａ２Ｏ１２、Ｌｉ６Ｌａ２ＡＮｂ２Ｏ１２（ＡはＣａまたはＳｒ）、Ｌｉ２Ｎｄ３ＴｅＳｂＯ１２、Ｌｉ３ＢＯ２．５Ｎ０．５、Ｌｉ９ＳｉＡｌＯ８、ＬＡＧＰ系化合物、ＬＡＴＰ系化合物、Ｌｉ１＋ｘＴｉ２−ｘＡｌｘＳｉｙ（ＰＯ４）３−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、ＬｉＡｌｘＺｒ２−ｘ（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、ＬｉＴｉｘＺｒ２−ｘ（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、ＬＩＳＩＣＯＮ系化合物、ＬＩＰＯＮ系化合物、ペロブスカイト系化合物、ナシコン（ＮＡＳＩＣＯＮ）系化合物及びＬＬＺＯ系化合物から選択された１種以上を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による全固体電池用電極は、伝導体役割をする繊維状の炭素材料が不織布類似形状の３次元網状構造体で緻密に交差して構成され、前記構造体内に無機固体電解質及び電極活物質粒子が混入されて均一に分布している。このような構造的特徴によって、本発明による前記全固体電池用電極は電子伝導度及びイオン伝導度が非常に優れる。
【００１９】
また、本発明による全固体電池用電極は、不織布を圧着する前の状態である不織布前駆体と電極形成用スラリーとを混合することで、電極内に電極スラリーを均一に充填でき、電極スラリーの充填率が高い。また、電極スラリー充填工程の後に不織布前駆体を炭化させて導電性を付与する。したがって、一般に導電材、電極活物質粒子及び無機固体電解質を溶媒に投入して製造する電極スラリーに比べて各成分が十分分散せずに凝集する問題が解消され、それぞれの成分が電極内で非常に高い水準の均一な混合相を形成する。
【００２０】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明が図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。なお、図面における要素の形状、大きさ、縮尺または比率などはより明確な説明を強調するために誇張され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による電界紡糸工程を示した概略図である。
【図２】集電体の表面に、高分子フィラメントと電極形成用スラリーとが混合された状態の混合相が塗布された状態を例示的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態による加圧工程を示した概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による電極において、高分子フィラメントが焼結工程によって繊維状炭素材料に炭化された状態を示した概略図である。
【図５】電界紡糸された高分子フィラメントのＳＥＭイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００２３】
本明細書の全体において、ある部分が他の構成要素を「含む」とは、特に言及しない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
【００２４】
本明細書の全体で使われる用語「約」、「実質的に」などは、言及された意味に固有の製造及び物質許容誤差が提示されるとき、その数値でまたはその数値に近接した意味として使われ、本願の理解を助けるために正確又は絶対的な数値が言及された開示内容を非良心的な侵害者が不当に利用することを防止するために使われる。
【００２５】
本明細書の全体において、「Ａ及び／またはＢ」との記載は「Ａ、Ｂまたはこれら全て」を意味する。
【００２６】
後述する説明における特定の用語は、便宜上使われただけで、制限的なものではない。「右」、「左」、「上面」及び「下面」との単語は参照する図面における方向を表す。「内側に」及び「外側に」との単語は、それぞれ指定された装置、システム及びその部材の幾何学的中心に向かうか、それとも、そこから遠くなる方向を表す。「前方」、「後方」、「上方」、「下方」及びその関連単語と語句は、参照する図面における位置及び方位を表し、制限的なものではない。このような用語は上述した単語、その派生語及び類似した意味の単語を含む。
【００２７】
本発明は、全固体電池用電極及びそれを含む電気化学素子に関する。また、前記電極を製造する方法に関する。本発明において、前記電気化学素子は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、高分子電解質及び／または無機固体電解質を固体電解質として用いる全固体電池であり得る。
【００２８】
本発明において、前記電極は、多数の電極活物質、多数の無機固体電解質及び多数の繊維状炭素材料が含まれた混合相を含む。ここで、前記繊維状炭素材料は、互いに絡まれて相互交差及び結着して３次元の網状構造体を形成する。本発明の具体的な一実施形態において、前記３次元の網状構造体は繊維状炭素材料のフィラメントが互いに絡まれて形成されたものであって、不織布と類似した不織布類似構造を有し得る。すなわち、前記３次元の網状構造体は、繊維状炭素材料が互いに交差して構成された３次元構造体であって、３次元網の形態であり得る。
【００２９】
本発明の一実施形態において、前記電極は、繊維状炭素材料の３次元網状構造体が無機固体電解質粒子と電極活物質粒子とを含む混合物（電極合剤）で充填されている形態であり得る。
【００３０】
本発明の具体的な一実施形態において、繊維状の炭素材料が互いに交差して構成された前記網状構造体は、後述するように、高分子素材を含む不織布または不織布類似形状の高分子構造体から由来したものであって、高分子材料が高温焼結によって炭化された炭化物であり得る。本発明の一実施形態において、前記繊維状の炭素材料は、例えば、炭素ナノ繊維（ＣＮＦ、ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒ）であり得る。一方、前記繊維状炭素材料のフィラメントの直径は１００ｎｍ〜５μｍであり、上記の範囲内で３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、７００ｎｍ以上、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上または４μｍ以上であり得、４μｍ以下、３μｍ以下、２μｍ以下、１．５μｍ以下、１μｍ以下、８００ｎｍ以下または５００ｎｍ以下であり得る。また、本発明の具体的な一実施形態において、前記繊維状炭素材料は前記フィラメントの縦横比が５０を超過でき、前記フィラメントの長さが５０μｍ〜５００μｍであり得る。本発明の一実施形態において、前記フィラメントの長さは上記の範囲内で７０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上または４００μｍ以上であり得、上記の範囲内で４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、１００μｍ以下または７０μｍ以下であり得る。本発明の一実施形態において、前記フィラメントの直径と長さはＳＥＭイメージ分析による形状観察を通じて確認することができる。このような方式で収得した３次元構造体を含む電極は、炭素ナノ繊維（ＣＮＦ）や気相蒸着炭素繊維（ＶＧＣＦ）などのような導電材を単純混合した電極スラリーから収得された電極に比べて、導電材の凝集やそれによる局所的な偏在が発生せず、電極全体に導電材が均一に分布して電気伝導度の改善に非常に有利である。
【００３１】
本発明の一実施形態において、前記繊維状の炭素材料は、後述するように、高分子材料から由来したものであって、これらの高温焼結によって炭化されて形成された炭化物を含む。前記３次元網状構造体は、高分子材料の全部または少なくとも一部、またはその８０ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以上、９５ｖｏｌ％以上または９９ｖｏｌ％以上が炭化されて形成された炭化物である炭素材料を含む。
【００３２】
前記高分子材料は、通常の不織布製造工程で使用可能なものであって、電界紡糸によって上述した範囲の直径と長さを有する高分子フィラメントとして紡糸でき、後述する焼結工程で炭化されて炭素材料化可能な性質のものであれば、制限なく使用できる。
【００３３】
本発明の具体的な一実施形態において、前記高分子材料は熱可塑性樹脂及び／または熱硬化性樹脂であり得る。その非制限的な例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、アラミドのようなポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、セルロース、ナイロン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリアリレート及びガラスからなる群より選択されるいずれか１つまたは２つ以上の混合物を含むことができる。
【００３４】
また、本発明の具体的な一実施形態において、前記電極は、気孔度が０〜１０ｖｏｌ％程度と非常に低く、通気度が無限大に測定されて測定不可能な程度であることが望ましい。例えば、前記電極の通気度は３，０００ｓｅｃ／１００ｃｃ以上の範囲を有し得る。本発明の具体的な一実施形態において、「通気度」とは電極に対して１００ｃｃの空気が透過する時間を意味する。これはＪＩＳ  Ｐ８１１７に準拠して測定可能である。これによれば、厚さＴ１の電極で測定された空気透過度Ｐ１は、数式：Ｐ２＝（Ｐ１×２０）／Ｔ１によって、電極の厚さを２０μｍにする場合の透過度Ｐ２に換算され得る。その単位はｓｅｃ／１００ｃｃであって、透過度と相互交換して使用可能であり、通常Ｇｕｒｅｌｙ値などで表され得る。一方、前記気孔度は、窒素などの吸着気体を用いてＢＥＬ  ＪＡＰＡＮ社製のＢＥＬＳＯＲＰ（ＢＥＴ装備）を用いて測定するか、又は、水銀圧入法（Ｍｅｒｃｕｒｙ  ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ  ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ）のような方法で測定可能である。または、本発明の一実施形態において、収得された電極（電極活物質層）の密度（見掛け密度）、電極（電極活物質層）に含まれた材料の組成比及び各成分の密度から電極活物質層の真密度を計算し、見掛け密度（ａｐｐａｒｅｎｔ  ｄｅｎｓｉｔｙ）と真密度（ｎｅｔ  ｄｅｎｓｉｔｙ）との差から電極活物質層の気孔度を計算可能である。
【００３５】
本発明の具体的な一実施形態において、前記電極中の無機固体電解質は、電極１００重量％に対して１５重量％〜４５重量％である。また、前記電極中の電極活物質は、電極１００重量％に対して４０重量％〜８０重量％である。また、前記電極中の繊維状炭素材料が互いに交差して構成された３次元構造体は、電極１００重量％に対して５重量％〜２５重量％である。
【００３６】
本発明による全固体電池用電極は、伝導体の役割をする繊維状炭素材料のフィラメントが不織布類似形状の３次元網形態で緻密に交差して構成されている。また、前記３次元構造体内に無機固体電解質及び電極活物質を含む混合物が充填されて、電極内に均一に分布している。このような構造的特徴によって本発明による前記全固体電池用電極は、従来の全固体電池用電極に比べて電子伝導度が優れる。
【００３７】
本発明の具体的な一実施形態において、前記無機固体電解質としては、通常全固体電池に使われる無機固体電解質であれば特定の成分に限定されず、電池特性に応じて適切に選択して使用できる。
【００３８】
本発明の一実施形態において、前記無機固体電解質は粒子の形態であり得、前記粒子は１次粒子及び１次粒子が凝集して形成された２次粒子の少なくとも１つの形態を含み得る。また、前記無機固体電解質粒子は、粒径が２００ｎｍ〜５μｍの範囲であり得る。
【００３９】
本発明の具体的な一実施形態において、前記無機固体電解質は、特に具体的な成分に限定されることはなく、結晶性固体電解質、非結晶性固体電解質、ガラスセラミックス固体電解質のような無機固体電解質の１つ以上を含むことができる。本発明において、前記固体電解質は、酸化物系固体電解質及び硫化物系固体電解質から選択された少なくとも１種以上を含むことができる。
【００４０】
本発明の一実施形態において、前記固体電解質は、その全部が酸化物系無機固体電解質であるか、少なくとも酸化物系無機固体電解質を８０重量％以上、９０重量％以上、９９重量％以上含む。このような無機固体電解質の具体的な例としては、ＬＬＴＯ系化合物（（Ｌａ，Ｌｉ）ＴｉＯ３）、Ｌｉ６Ｌａ２ＣａＴａ２Ｏ１２、Ｌｉ６Ｌａ２ＡＮｂ２Ｏ１２（Ａ＝Ｃａ，Ｓｒ）、Ｌｉ２Ｎｄ３ＴｅＳｂＯ１２、Ｌｉ３ＢＯ２．５Ｎ０．５、Ｌｉ９ＳｉＡｌＯ８、ＬＡＧＰ系化合物（Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２−ｘ（ＰＯ４）３、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５のようなＬＡＴＰ系化合物（Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＴｉ２−ｘ（ＰＯ４）３、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、Ｌｉ１＋ｘＴｉ２−ｘＡｌｘＳｉｙ（ＰＯ４）３−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、ＬｉＡｌｘＺｒ２−ｘ（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、ＬｉＴｉｘＺｒ２−ｘ（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５のようなＬＰＳ系化合物、Ｌｉ３．８３３Ｓｎ０．８３３Ａｓ０．１６６Ｓ４、Ｌｉ４ＳｎＳ４、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４、Ｂ２Ｓ３−Ｌｉ２Ｓ、ｘＬｉ２Ｓ−（１００−ｘ）Ｐ２Ｓ５（ｘは７０〜８０）、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３−ＬｉＩ、Ｌｉ３Ｎ、ＬＩＳＩＣＯＮ、ＬＩＰＯＮ系化合物（Ｌｉ３＋ｙＰＯ４−ｘＮｘ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４のようなＴｈｉｏ−ＬＩＳＩＣＯＮ系化合物、ペロブスカイト系化合物（（Ｌａ，Ｌｉ）ＴｉＯ３）、ＬｉＴｉ２（ＰＯ４）３のようなナシコン系化合物、構成成分としてリチウム、ランタン、ジルコニウム及び酸素を含むＬＬＺＯ系化合物などが挙げられ、これらのうち１種以上を含むことができる。
【００４１】
本発明の具体的な一実施形態において、前記電極活物質としては、通常リチウムイオン二次電池などの電気化学素子に使われる電極活物質を使用することができる。本発明の一実施形態において、前記電極活物質は粒子の形態であり得、前記粒子は１次粒子及び１次粒子が凝集して形成された２次粒子の少なくとも１つの形態を含み得る。本発明の具体的な一実施形態において、前記電極活物質粒子は、粒径が２００ｎｍ〜５０μｍであり、上記の範囲内で３０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下または５μｍ以下であり得る。
【００４２】
本発明において、前記電極が正極である場合、正極活物質として、リチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２など）、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）などの層状化合物、若しくは、１またはそれ以上の遷移金属で置換された化合物；化学式Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４（ｘは０〜０．３３）、ＬｉＭｎＯ３、ＬｉＭｎ２Ｏ３、ＬｉＭｎＯ２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ２ＣｕＯ２）；ＬｉＶ３Ｏ８、ＬｉＶ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、ＢまたはＧａ、ｘは０．０１〜０．３、例えばＬｉＮｉ０．８Ｍｎ０．１Ｃｏ０．１Ｏ２）で表されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ１−ｘＭｘＯ２（ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｎまたはＴａ、ｘは０．０１〜０．１）またはＬｉ２Ｍｎ３ＭＯ８（ＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎ）で表されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉ一部がアルカリ土金属イオンで置換されたＬｉＭｎ２Ｏ４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ２（ＭｏＯ４）３などを使用でき、一緒に使用することもできるが、これらに限定されることはない。
【００４３】
本発明において、前記電極が負極である場合、負極活物質として、リチウム金属酸化物、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素；ＬｉｘＦｅ２Ｏ３（０≦ｘ≦１）、ＬｉｘＷＯ２（０≦ｘ≦１）、ＳｎｘＭｅ（ａ）１−ｘＭｅ（ｂ）ｙＯｚ（Ｍｅ（ａ）：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ（ｂ）：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期律表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金；スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、ＧｅＯ、ＧｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４及びＢｉ２Ｏ５など金属酸化物；ポリアセチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ−Ｃｏ−Ｎｉ系材料；チタン酸化物などを一緒に使用することもできる。
【００４４】
本発明の一実施形態において、前記電極は集電体を含むことができ、集電体の少なくとも一面に上述した特徴を有する電極がコーティングされた状態で提供できる。前記集電体は、当該電池に化学的変化を誘発せず高い導電性を有するものであれば特に制限されず、例えば、ステンレススチール、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、若しくは、アルミニウム又はステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したものなどが使用でき、電極の極性に合わせて適切に選択できる。例えば、電極が正極であれば、集電体としてアルミニウムを含む金属薄膜を使用し、電極が負極であれば、集電体として銅を含む金属薄膜を使用可能である。前記集電体の厚さは特に限定されないが、例えば５μｍ〜２００μｍであり得る。
【００４５】
また、本発明は、上述した特徴を有する全固体電池用電極の製造方法を提供する。図１〜図４は本発明による電極の製造方法を示した概略図である。図面を参照しながら、本発明による電極の製造方法を詳しく説明する。
【００４６】
本発明による電極の製造方法は、下記（Ｓ１０）〜（Ｓ５０）を含む。
【００４７】
（Ｓ１０）多数の高分子フィラメントが集積された不織布前駆体を製造する段階；
（Ｓ２０）電極形成用スラリーを用意する段階；
（Ｓ３０）前記（Ｓ１０）で収得した不織布前駆体と前記スラリーとを混合して混合相を形成する段階；
（Ｓ４０）前記混合相を乾燥して予備電極を収得する段階；
（Ｓ５０）前記予備電極を加圧する段階；
（Ｓ６０）前記加圧された予備電極を加熱して高分子フィラメントを炭化させる焼結段階。
【００４８】
本発明の一実施形態において、これら段階のうち（Ｓ１０）及び（Ｓ２０）は順次行われなくても良く、同時に、または、（Ｓ２０）工程後に（Ｓ１０）工程を行っても良い。
【００４９】
まず、高分子フィラメントが集積された不織布前駆体を製造する（Ｓ１０）。本発明において、「不織布前駆体」とは、不織布製造のために紡糸された微細高分子フィラメントが単に堆積または集積されている状態であって、フィラメントの相互結着のための圧着段階を経ていない状態を意味する。本発明の具体的な一実施形態において、前記フィラメントの紡糸は電界紡糸の方法で行うことができる。電界紡糸（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ）は、電場を用いて最小数ｎｍの直径を有する連続相の繊維を得る方法である。電界紡糸装置は、普通、高電圧電源、紡績突起（ｓｐｉｎｎｅｒｅｔ）及び繊維を収集するコレクタを含んで構成される。電界紡糸の際、高分子溶液とコレクタとは相互逆電極に荷電される。ノズル終端から吐出された高分子溶液は印加された電圧による静電気的反発力及びクーロン力によって円錐状（ｔａｙｌｏｒ）を描きながら延伸されてフィラメント形態に紡糸され、コレクタに繊維が集められる。電界紡糸を用いる場合、紡糸ノズルの口径、電圧及び／または電流範囲などの紡糸工程を制御することで、フィラメントを数十〜数ミクロンレベルに微細に形成することができ、気孔度の高い不織布形成に有利である。
【００５０】
一方、本発明の具体的な一実施形態において、前記電界紡糸は紡糸されたフィラメントが溶液中で集積及び／または堆積される方式である湿式紡糸であることが望ましい。湿式紡糸方法でフィラメントを集積させる場合、集積されたフィラメントを圧着して不織布を形成するまでフィラメントが絡まずに溶液中均一に分布でき、均一な気孔形成に有利である。例えば、湿式紡糸の方法で不織布前駆体を製造する場合、上述したような高分子材料（例えば、ポリアクリロニトリル）をＤＭＦなどの適切な分散媒に溶解して高分子溶液を製造し、それを微細フィラメントの形態でエタノールのような凝固液中に紡糸した後、紡糸の結果集積された状態のフィラメントを収集する方式で不織布前駆体を収得することができる。また、前記不織布前駆体は、前記分散媒や凝固液のような溶剤を乾燥するために凍結乾燥をさらに行うことができる。
【００５１】
図１は、本発明の一実施形態による電界紡糸工程に関し、紡糸装置１０から高分子フィラメント２０が凝固液３０中に吐出されることを概略的に示した図である。
【００５２】
次いで、電極形成用スラリーを用意する（Ｓ２０）。前記電極スラリーは、無機固体電解質及び電極活物質を含む電極材料を、キシレン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ヘキサン、無水ヘキサン、トルエン、エーテル、３級アルコール、２級アミン、３級アミンなどから選択された単独または２種以上を含む適切な溶媒に分散させて用意できる。本発明の一実施形態において、前記電極スラリーは、ＬＡＧＰなど酸化物系固体電解質粒子及び電極活物質粒子を含む固形分を無水キシレンに重量比で３０：７０の比率で投入し混合して用意することができる。前記混合方法は、乳鉢混合など通常の混合方法を使用でき、ある１つの方法で特に限定されない。
【００５３】
本発明の一実施形態において、前記電極材料は選択的にバインダー樹脂をさらに含むことができる。前記バインダー樹脂は、予備電極で電極材料間に結着力を与えるものであって、電極バインダーとして使用されるＰＶｄＦ系バインダー樹脂やアクリル系バインダー樹脂などを制限なく使用することができる。一方、本発明の具体的な一実施形態において、固体電解質として硫化物系固体電解質を使用する場合、電極スラリーの分散媒としては極性度（ｐｏｌａｒｉｔｙ  ｉｎｄｅｘ）３以下の非極性溶媒を使用することが望ましく、このとき、バインダー樹脂としては、溶解度を考慮してゴム系バインダー樹脂を使用することが望ましい。前記ゴム系バインダー樹脂は、天然ゴム、ブチル系ゴム、ブロモ−ブチル系ゴム、塩素化ブチル系ゴム、スチレンイソプレン系ゴム、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン系ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系ゴム、ポリブタジエン系ゴム、ニトリルブタジエン系ゴム、スチレンブタジエン系ゴム、スチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）系ゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）系ゴムからなる群より選択された１種以上を含むことができる。本発明において、前記バインダー樹脂は、後述する焼結段階で少なくとも一部または全部が消失又は炭化された状態で電極に残存し得る。
【００５４】
その後、前記（Ｓ１０）段階で収得された不織布前駆体と前記電極形成用スラリーとを混合して混合相を収得する（Ｓ３０）。前記混合相は、前記不織布前駆体に前記電極スラリーが混入されて不織布前駆体に電極形成用スラリーが充填された状態で用意できる。本段階を通じて、不織布前駆体の高分子フィラメントが交差して形成された気孔の間に無機固体電解質粒子、電極活物質粒子及びバインダーなどの固形分が充填される。
【００５５】
前記不織布前駆体は、紡糸されたフィラメントが圧着される前の状態であるため、圧着後に収得される不織布に比べて気孔が大きい。したがって、このような不織布前駆体を電極形成用スラリーで充填する場合、完成不織布に比べて充填率が改善される効果があり、最終的に製造された電極で導電材、電極活物質粒子、無機固体電解質粒子及びバインダーなどの構成成分が均一な分散相を成すのに非常に有利である。または、本発明の一実施形態において、前記混合相は、前記不織布前駆体と電極スラリーとが混合されて構成成分が均一に分散した分散物の形態で用意できる。このとき、前記不織布前駆体と電極形成用スラリーとの混合は乳鉢混合によって行うことができる。
【００５６】
本発明の一実施形態において、前記混合相は、前記不織布前駆体と前記スラリーとが混合されて構成成分が均一に分散した分散物の形態で用意できる。本発明の一実施形態において、前記不織布前駆体と前記電極形成用スラリーとの混合は、機械的（物理的）な混合方法で行うことができる。このような機械的な混合方法は、ある１つの方法に特に限定されず、手動混合及び自動混合から１つ以上を適切に選択できる。例えば、前記混合は、所定体積を有する乳鉢に前記不織布前駆体と電極形成用スラリーとを投入して乳棒を用いて混合（乳鉢混合）でき、外にも通常のスクリュー式、インペラ式、パドル式及びハンマー式ミキサーなどを適切に選択して適用できる。前記不織布前駆体は、フィラメントが綿のように粗い状態で不規則に集積されている状態であり、このような混合工程によって、前記電極形成用スラリーが不織布前駆体のフィラメントの空隙の間に浸透するか、または、低い機械的強度を有する不織布前駆体が一部解体されて前記スラリーとともに混合されてスラリー化する。一方、本発明の具体的な一実施形態において、前記混合相は集電体の表面に所定厚さで塗布されて後続工程に投入されるように用意され得る。図２は、集電体５０の表面に高分子フィラメント２０と電極形成用スラリー４０とが混合された状態の混合相が塗布された状態を例示的に示した図である。
【００５７】
次いで、前記（Ｓ３０）の結果物を乾燥して予備電極を収得する（Ｓ４０）。前記乾燥段階において、電極形成用スラリー中の溶媒が除去され、前記スラリー中の高分子フィラメントと電極活物質などの固形分とが相互間物理的に弱く結着した状態である乾燥固形物（予備電極）が収得される。もしバインダー樹脂を含む場合は、バインダー樹脂がこれらの結着を補助する。該段階で乾燥方式は特に限定されない。前記乾燥は構成成分の成分変化または劣化を誘発しない温度及び時間条件下で行われることが望ましく、必要に応じて常温または加熱条件で乾燥可能である。また、必要に応じて冷風や熱風を吹き加えても良い。
【００５８】
その後、前記（Ｓ４０）の結果物である予備電極を加圧する（Ｓ５０）。本発明の具体的な一実施形態において、本段階では最終的に収得される電極の気孔度を考慮して適切な圧力を印加できる。本発明の具体的な一実施形態において、前記加圧は１００ＭＰａ〜１，０００ＭＰａの範囲で行うことができる。加圧によって電極の構成成分の結着が堅固に維持でき、電極の構造が安定し、所望の気孔度を有することができる。本発明の一実施形態において、前記加圧はホットプレス及び油圧プレスのような公知の加圧装置から適切に１つ以上を選択して使用可能である。図３は、本発明の一実施形態による加圧工程を概略的に示した図であり、これを参照すれば、乾燥結果物である予備電極が加圧装置の支持台６０ｂに支持された状態で上部加圧装置６０ａによって加圧される。
【００５９】
その後、前記（Ｓ５０）の結果物である加圧された予備電極を加熱して高分子フィラメントを炭化させる焼結工程を行う（Ｓ６０）。図４は、予備電極１００を焼結した結果、高分子フィラメント２０が焼結工程によって繊維状炭素材料７０に炭化された状態を示した概略図である。本焼結工程により、不織布前駆体を構成する高分子材料が炭化されて繊維状炭素材料を形成し、前記炭素材料は、例えばカーボンナノファイバーであり得る。本段階において、焼結温度は約５００℃〜１，０００℃の範囲内で適切に選択でき、焼結温度の選択は使用された高分子材料によって適切に調節可能である。また、前記焼結温度は、使用された無機固体電解質及び電極活物質の耐熱特性を考慮して、これらが劣化しない温度範囲内であることが望ましい。本発明の一実施形態において、前記焼結温度は６００℃〜１，２００℃の範囲で使用された高分子フィラメントの素材によって適切に調節でき、例えば、ポリアクリロニトリルの場合は、約８００℃〜１，０００℃の範囲を維持するように制御する。本発明の一実施形態において、前記焼結は非活性気体やＮ２雰囲気で行われ得る。また、本焼結工程によって無機固体電解質が一緒に焼結処理され得る。本発明の一実施形態において、無機固体電解質成分として酸化物系無機固体電解質が使われる場合は、本焼結工程によって無機固体電解質粒子同士の接触性が高くなり、イオン伝導度をより向上させることができる。
【００６０】
本発明による全固体電池用電極は、不織布前駆体を圧着する前に電極形成用スラリーを充填するため、不織布気孔の内部に均一に電極形成用スラリーを充填できて電極形成用スラリーの充填率が高く、スラリー充填工程の後に高分子フィラメントを炭化させてこれらを繊維状炭素材料（例えば、ＣＮＦ）状態の導電材として使用する。したがって、一般に導電材、電極活物質粒子及び無機固体電解質を溶媒に投入して製造される電極スラリーに比べて成分凝集の問題が解消され、電極中の各成分が非常に高い水準の均一な分散相を形成できる。したがって、本発明の製造方法によって製造された繊維状炭素材料の３次元網状構造体は、電極の全般にわたって電子移動の役割を果たすことができる。
【００６１】
また、前記方法で製造された３次元網状構造体は柔軟性と剛性を同時に有するため、これを含む電極は形態の変形が少なく、電池に対して加えられた外力に対して耐久性が向上する効果がある。
【００６２】
一方、本発明は、前記電極を含む全固体電池を提供する。前記全固体電池は、負極、正極及び前記負極と正極との間に介在された固体電解質膜を含むことができ、前記負極及び正極の少なくとも１つは上述した特徴を有するものである。
【００６３】
前記固体電解質膜は、正極と負極とを電気的に絶縁し、イオン伝導性のあるものであって、通常全固体電池用電解質膜として使用されるものであれば特に限定されない。本発明の具体的な一実施形態において、前記固体電解質膜は高分子系固体電解質材料及び無機固体電解質材料のうち１種以上を含むことができる。無機固体電解質としては、結晶性固体電解質、非結晶性固体電解質、ガラスセラミックス固体電解質のようなものが挙げられる。本発明の一実施形態において、前記固体電解質は硫化物系固体電解質を含むことができ、このような硫化物系固体電解質としては、硫化リチウム、硫化ケイ素、硫化ゲルマニウム、及び硫化ホウ素などが挙げられる。このような無機固体電解質の具体的な例としては、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５のようなＬＰＳ系固体電解質、Ｌｉ３．８３３Ｓｎ０．８３３Ａｓ０．１６６Ｓ４、Ｌｉ４ＳｎＳ４、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４、Ｂ２Ｓ３−Ｌｉ２Ｓ、ｘＬｉ２Ｓ−（１００−ｘ）Ｐ２Ｓ５（ｘは７０〜８０）、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３−ＬｉＩ、Ｌｉ３Ｎ、ＬＩＳＩＣＯＮ、ＬＩＰＯＮ（例えば、Ｌｉ３＋ｙＰＯ４−ｘＮｘ）、Ｔｈｉｏ−ＬＩＳＩＣＯＮ（例えば、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４）、ＬＡＴＰ（例えばＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５）などが挙げられ、これらのうち１種以上を含むことができるが、特にこれらに限定されない。
【００６４】
以下、本発明を具体的な実施例を挙げて説明する。しかし、本発明による実施例は多くの他の形態に変形され得、本発明の範囲が後述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００６５】
１．電極の製造
実施例１−１
１）不織布前駆体の製造
ポリアクリロニトリル（Ｍｎ＝１００，０００ｇ／ｍｏｌ）をＤＭＦに溶かして１２ｗｔ％の溶液を製造した。製造された高分子溶液を５００ｍｌのメタノール凝固浴に１．０ｍｌ／ｍｉｎの速度で電界紡糸（１５ｋＶ、コレクタまでの距離１０ｃｍ）した後、沈澱された不織布前駆体を回収して１２時間凍結乾燥して不織布前駆体を収得した。電界紡糸された不織布前駆体の高分子フィラメントを図５のように確認した。ＳＥＭイメージ形態の分析結果、前記不織布前駆体において高分子フィラメントの直径は約５００ｎｍ〜２μｍであり、長さは約５０μｍ〜２００μｍの範囲で収得された。前記電界紡糸はＫＤ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｃ．（ｍｏｄｅｌ  １００）を用いて行った。
【００６６】
２）電極形成用スラリーの製造
正極活物質としてＬｉＮｉ０．８Ｍｎ０．１Ｃｏ０．１Ｏ２と無機固体電解質としてＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５（ＬＡＴＰ）粒子とを７０：３０の重量比でＮＭＰに投入し、固形分５０ｗｔ％の濃度で乳鉢混合して均一な電極形成用スラリーを収得した。
【００６７】
３）スラリーが充填された不織布前駆体の製造
製造された電極形成用スラリーに製造された不織布前駆体を投入し、乳鉢混合を通じて混合する段階を経て、最終的に不織布前駆体の高分子フィラメントの間に前記スラリーが混合された混合相を収得した。このとき、無機固体電解質と正極活物質との混合物と、不織布前駆体とは、重量比で８０：２０の比率で混合された。収得された前記混合相をアルミニウム薄膜（２０μｍ）上にドクターブレードを用いて塗布した後、真空オーブンで溶媒を乾燥し（８０℃、１２ｈｒ）、ホットプレスを用いて１００℃、４００Ｍｐａの力で圧延した。圧延の後、不織布形態の３次元網状構造体に電極活物質と電解質とが混入されている形態の予備電極（厚さ１００μｍ）を収得した。
【００６８】
４）不織布前駆体の炭化を通じた導電ネットワークの形成
前記予備電極を焼結炉チャンバに入れ、Ｎ２雰囲気で前記焼結炉の温度を８００℃〜１，０００℃に制御しながら熱処理して、予備電極内部のポリアクリロニトリル繊維を炭化させて全固体電池用電極を収得した。このとき、収得された全固体電池用電極は、前記ポリアクリロニトリル繊維の炭化結果物である炭素材料が互いに絡まれて相互交差及び結着して形成された３次元網状構造体を形成し、前記網状構造体の内部が前記無機固体電解質及び前記電極活物質粒子の混合物で充填されている。
【００６９】
実施例２−１
無機固体電解質と正極活物質との混合物と、不織布前駆体とを重量比で９０：１０の比率で混合することを除き、実施例１と同じ方法で固体電解質膜を製造した。
【００７０】
比較例１−１
正極活物質としてＬｉＮｉ０．８Ｍｎ０．１Ｃｏ０．１Ｏ２のＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物、無機固体電解質としてＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５、導電材としてＶＧＣＦ（デンカ、直径約１５０ｎｍ、平均長さ約６μｍ）、バインダーとしてＰＶｄＦを、重量比で５２．５：２２．５：２０：５の比率でＮＭＰに分散させて最終固形分６５重量％のスラリーを製造し、それをアルミニウム薄膜に２００μｍの厚さでコーティングした。その後、真空オーブンで溶媒を乾燥して（８０℃、１２ｈｒ）、残存溶媒を除去してから、ホットプレスを用いて１００℃、４００ＭＰａの力で圧延し、電極（厚さ１００μｍ）を収得した。
【００７１】
比較例２−１
正極活物質としてＬｉＮｉ０．８Ｍｎ０．１Ｃｏ０．１Ｏ２のＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物、無機固体電解質としてＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５、導電材としてＶＧＣＦ（デンカ、直径約１５０ｎｍ、長さ約６μｍ）、バインダーとしてＰＶｄＦを、重量比で５９．５：２５．５：１０：５の比率で製造したことを除き、比較例２−１と同じ方法で電極（厚さ１００μｍ）を製造した。
【００７２】
２．対称セル（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｃｅｌｌ）の製造（実施例１−２、実施例２−２、比較例１−２及び比較例２−２）
実施例１−１、実施例２−１、比較例１−１及び比較例２−１で収得された電極に対して対称セルを製造した。前記対称セルは、第１電極／固体電解質膜／第２電極を順次積層し、１００ＭＰａの圧力をかけて６００℃の温度で焼結して製造した。各実施例において、第１電極及び第２電極は同じ実施例を通じて用意した２つの電極を使用した。すなわち、実施例１−２の電池は実施例１−１を通じて用意した２つの電極を使用して対称セルを製造し、実施例２−２の電池は実施例２−１の電極を、比較例１−２は比較例１−１を、比較例２−２は比較例２−１を通じて収得した電極を使用した。また、前記固体電解質膜は、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５（ＬＡＴＰ）１００％で構成された。
【００７３】
３．イオン伝導度の測定
実施例１−２、実施例２−２、比較例１−２及び比較例２−２のそれぞれの電池に対し、分析装置（ＶＭＰ３、Ｂｉｏ  ｌｏｇｉｃ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）を用いて２５℃、振幅１０ｍＶ及び走査範囲０．１ｈｚ〜１Ｍｈｚの条件で電気化学的インピーダンス分光分析の結果を得た。
【００７４】
４．電気伝導度の測定
実施例１−２、実施例２−２、比較例１−２及び比較例２−２の電池に対し、マルチプローブ分析装置（日置電機製）を用いて電気抵抗を測定した。
【００７５】
イオン伝導度及び電気抵抗の測定結果を下記表１に示した。
【００７６】
【表１】
2019537221.tif 000003
【００７７】
表１から、本発明の実施例による電極を含む電池のイオン伝導度特性及び電気抵抗特性が優れることが確認できた。
【符号の説明】
【００７８】
１０：紡糸装置、２０：高分子フィラメント、３０：凝固液、１００：予備電極、４０：電極形成用スラリー、５０：集電体、６０ａ：上部加圧装置、６０ｂ：支持台、２００：電極、７０：繊維状炭素材料
【図１】
2019537221.tif 000004
【図２】
2019537221.tif 000005
【図３】
2019537221.tif 000006
【図４】
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【図５】
2019537221.tif 000008
【国際調査報告】
2019537221.tif 000009
2019537221.tif 000010
2019537221.tif 000011
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